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浅谈宽带接入网络的调制技术

时间:2007-1-30栏目:计算机论文

浅谈宽带接入网络的调制技术

2002中国西部地区电视技术年会优秀论文三等奖

    信息时代的到来使得人们对宽带业务的需求日益强烈,因而大大推动了各种宽带接入技术的发展,当今,人们可以通过ISDN、XDSL、有线电视网络的Cable Modem以及无线技术,如局域性多点分布服务 LDMS 等多种连接途径接至家庭的网络,享受宽带服务。无论采用何种宽带接入方案,人们都希望在Internet网上传送更多的多媒体信息,视频信号的传输无疑是多媒体信息传输的核心,而如何将视频信号高效的送入传输媒体,信号调制技术是一个重要的技术基础,本文主要从宽带接入的角度,谈谈宽带数据传输最基本的问题--调制技术。
一、调制技术是宽带接入的技术基础
    传输信息有两种方式:基带传输和调制传输。由信源直接生成的信号,无论是模拟信号还是数字信号,都是基带信号,其频率比较低。所谓基带传输就是把信源生成的数字信号直接送入线路进行传输,如音频市话、计算机间的数据传输等。载波传输则是用原信号去改变载波的某一参数实现频谱的搬移,如果载波是正弦波,则称为正弦波或连续波调制。
    调制技术是改变一个恒定波形的各种特性,例如幅度、频率和相位,编制成为与信息一致的唯一的码。通过任何媒体(金属线、光纤或无线)的数字传输都需要使用编码方案,将数字传输信息送入传输媒体。编码方案按照各种不同的社区宽带接入方式所提供的业务速度、要求的媒体质量、抗噪声干扰和复杂程度而不同,因此对于宽带接入,可以认为调制是价格的代名词。当前调制始终是专家讨论的热点话题,许多性质相反的开发与研究方案仍然在进行中。
二、当前宽带接入使用的主要调制方案
    目前,宽带接入网络系统中使用的一些重要调制方案主要有:
●开关键控(OOK);
●2B1Q;
●正交相移键控(QPSK);
●正交调幅(QAM);
●离散多音(DMT)。

1、开关键控
    开关键控(OOK)是用在光纤传输的直观的简单调制方案。当发射器想发送二进制的"1",激光器打开(光被发射出去),对于二进制的"0",激光器关闭。发送任意的二进制序列,发射机只需简单地转换它的发射激光器的开或关,显然开/关非常地快。激光器开或关的时间周期称为符号时间(见图1):

浅谈宽带接入网络的调制技术

图1 开关键控示例

    每单元时间符号的数量称为符号率。当符号率非常的快(每秒数十亿个符号)保持收发同步的时钟恢复问题是一个重要的工程问题。但是相对低的符号率(每秒数千至数百万),以光纤和电子的电流状态恢复时钟便可稳定地传输。
2、2B1Q
    开关键控,每个符号传送一个逻辑比特。可是用不同的符号,每个符号可传送更多的比特,例如2B1Q(2比特1组四电平码),有4级振幅(电压)用于2位编码。因为有4级,每个符号代表2比特。示意如下表:

浅谈宽带接入网络的调制技术

浅谈宽带接入网络的调制技术

    2B1Q是幅度调制技术,在美国用于综合业务数字网(ISDN)和高数据率用户线(HDSL)业务。2B1Q的定义于1998年由美国国家标准协会(ANSI)和T.601规范。
    2B1Q每个符号产生2比特,因此它和每符号传送1比特的其他调制方案相比,2B1Q能传送两倍的数据。如果希望每个符号传送更多的比特,则必须用更多的电压电平。在每个符号时间内对k比特编码,需要2k级电压电平。当速度增加时,它增加了困难,因为接收机要精确地区分很多电压电平。2B1Q频谱效率限制了它在高比特率的使用,包括社区宽带网的应用,例如视频和高速数据检索。无论如何,2B1Q在已知的调制方案中是有优势的,它价格相对低廉,抵抗电话设备中观察到的干扰能力较强,因此有很适当的使用。
3、正交相移键控
    波形的其他要素,特别是相位,也能被编码信息调制。相位调制最简单的形式是不做任何幅度调制的相移键控(PSK),然而相移键控因为频谱利用率低,所以使用的并不普遍。
    正交相移键控(QPSK)使用偏置90度的同一频率发送两个波,每一个波的幅度被调制。QPSK达到每符号时间2比特的适度的频谱效率,并能够运行在无线传输及有线电视上行支路等比较苛刻的环境。由于相对低的价格,QPSK广泛用在现代系统中,例如直播卫星,有线电视上行支路电缆调制解调器中。
4、正交调幅
    QAM(Quadrature Amplitude Modulation)正交幅度调制技术是利用正交载波对两路信号,I信号和Q信号分别进行双边带抑制载波调幅形成的。通常有四进制QAM(16-QAM)、八进制QAM(64-QAM)等。
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